Una caja de herramientas basada en RMN para la planificación neuroquirúrgica en primates no humanos

William  K.S. Ojemann; Devon  J. Griggs; Zachary Ip; Olivya Caballero; Hesamoddin Jahanian; Susana Martinez-Conde; Stephen Macknik; Azadeh Yazdan-Shahmorad

doi:10.3791/61098

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Artículo de método

Una caja de herramientas basada en RMN para la planificación neuroquirúrgica en primates no humanos

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DOI:

10.3791/61098

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17 de julio de 2020

William K.S. Ojemann¹^,² , Devon J. Griggs²^,³ , Zachary Ip¹^,² , Olivya Caballero⁴ , Hesamoddin Jahanian⁵ , Susana Martinez-Conde⁴ , Stephen Macknik⁴ , Azadeh Yazdan-Shahmorad¹^,²^,³

¹Bioengineering Department, University of Washington, ²Washington National Primate Research Center, University of Washington, ³Electrical and Computer Engineering Department, University of Washington, ⁴Department of Ophthalmology, SUNY Downstate Health Sciences University, ⁵Radiology Department, University of Washington

En este artículo

Resumen

El método descrito a continuación tiene como objetivo proporcionar un protocolo completo para la preparación de neurocirugía de primates no humanos (NHP) utilizando una novedosa combinación de métodos de impresión tridimensionales (3D) y extracción de datos por resonancia magnética.

Resumen

En este documento, delineamos un método para la preparación quirúrgica que permite la planificación práctica de una variedad de neurocirugías en los PNA utilizando únicamente datos extraídos de imágenes por resonancia magnética (RM). Este protocolo permite la generación de modelos físicos anatómicamente precisos impresos en 3D del cerebro y el cráneo, así como un modelo de gel de agarosa del cerebro modelando algunas de las propiedades mecánicas del cerebro. Estos modelos se pueden extraer de la RMN utilizando software de extracción cerebral para el modelo del cerebro, y código personalizado para el modelo del cráneo. El protocolo de preparación aprovecha la tecnología de impresión 3D de última generación para hacer que los cerebros, cráneos y moldes que interconectan para modelos de cerebro de gel. Los modelos de cráneo y cerebro se pueden utilizar para visualizar el tejido cerebral dentro del cráneo con la adición de una craneotomía en el código personalizado, lo que permite una mejor preparación para las cirugías que involucran directamente el cerebro. Las aplicaciones de estos métodos están diseñadas para cirugías involucradas en la estimulación neurológica y el registro, así como la inyección, pero la versatilidad del sistema permite la futura expansión del protocolo, técnicas de extracción y modelos a un alcance más amplio de cirugías.

Introducción

La investigación de primates ha sido un paso fundamental en la progresión de la investigación médica de modelos animales a ensayos en humanos^1,². Esto es especialmente así en el estudio de la neurociencia y la ingeniería neuronal, ya que hay una gran discrepancia fisiológica y anatómica entre los cerebros de roedores y los de los primates no humanos (NHP)¹^,²^,³. Con tecnologías genéticas emergentes como la quimiogenética, la optogenética y las imágenes de calcio que requieren la modificación genética de las neuronas, l....